人工晶体学报

作者：高磊, 杨欣月, 李文浩, 王家宁, 刘瑞秀, 郑树启

单位：1.中国石油大学(北京)理学院,能源交叉学科基础研究中心,北京 102249; ；2.中国石油大学(北京)理学院,油气光学探测技术北京市重点实验室,北京 102249; ；3.中国石油大学(北京)新能源与材料学院,北京 102249

关键词：热电材料,SnTe,热电性能,能带工程,第一性原理,掺杂,

基金：中国石油大学(北京)校级自主科研基金(2462022YXZZ007)

SnTe的晶体结构和能带结构与中温区性能最好的热电材料PbTe相似,因此作为PbTe的替代品被广泛研究。减小SnTe的轻重价带能量差和扩大带隙是优化SnTe热电性能的有效手段。本文通过Bi和Ag共同掺杂SnTe,使轻重价带能量差有效减小,带隙明显增大,获得了电运输性质提高的Sn1-2xBixAgxTe(x=0,0.01,0.02,0.03,0.04)样品。掺杂量x=0.03和0.04的Sn1-2xBixAgxTe样品相较于未掺杂的SnTe功率因数均有明显提升,其中,Sn0.94Bi0.03Ag0.03Te样品的最大功率因子为15.34 μW·cm-1·K-2,与未掺杂的SnTe相比,提升了12.9%。Sn0.92Bi0.04Ag0.04Te样品的最大功率因子为14.53 μW·cm-1·K-2。同时,Bi和Ag共掺降低了SnTe的热导率,本研究得到Sn0.92Bi0.04Ag0.04Te样品的总热导率明显低于未掺杂的SnTe,并且所有样品热导率都随温度升高而逐渐降低。在823 K时,Sn0.92Bi0.04Ag0.04Te样品的总热导率降低为3.073 W·m-1·K-1,其ZT值提升到了0.387。可见,对于提高SnTe热电性能,Bi和Ag共掺是一种有效策略。

来源：2024年第3期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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